ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фреттинг-коррозия из "Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени (БР) " В местах напрессовки на вал деталей (шестерен, колец подшипников и т. п.), а также в других случаях контакта сопрягаемых деталей возникает резкое снижение (в 3—6 раз) пределов выносливости детали. При этом зарождение усталостной трещины начинается, как правило, у края напрессованной детали. После рас-прессовки соединяемых деталей на поверхности можно обнаружить следы коррозии в виде затемненных пятен, каверн, а также красный порошок, частицы которого в большинстве случаев представляют собой окислы железа (Ре Оз) при сопряжении стальных деталей. [c.107] Причттами столь резкого снижения пределов выносливости деталей в зон контакта являются, с одной стороны, концентрация напряжений у края контакта, и с другой стороны, сложные механические и физико-химические процессы (фреттинг-процессы), протекающие на стыке двух сопрягаемых деталей при малых взаимных циклических смещениях. [c.107] как правило, механические процессы износа при фреттинге сопровождаются химическими процессами взаимодействия поверхностных слоев и отделившихся частиц износа с окружающей средой, чаще всего с кислородом воздуха, водой и т. п. Кроме того, в местах контакта протекают и процессы электроэрозион-ного разрушения. Совокупность этих процессов называют фрет-тинг-коррозией. [c.108] Результаты многих исследований показывают, что степень повреждения при фреттинге, выражаемая, например, потерей массы образца вследствие отделения частиц износа, возрастает с увеличением амплитуды проскальзывания во многих случаях по линейному закону. Повреждение поверхностных слоев от фреттинга возникает при весьма малых контактных давлениях и возрастает с ростом давления до определенных пределов, после чего происходит стабилизация или даже уменьшение повреждений. Степень повреждения растет приблизительно по линейному закону с увеличением числа циклов относительных скольжений, несколько уменьшается с ростом частоты смещений (при одном числе циклов) в случае стальных образцов. Определенную роль играет также температура, среда, материал трущихся пар и другие факторы [52, 691. Трещины усталости при фреттинг-корро-зии образуются при весьма малых напряжениях (для углеродистой стали при о — 3-7-5 кгс/мм ). При низких напряжениях скорость развития поверхностных трещин усталости настолько мала, что не приводит к увеличению их размера до критического при весьма большом числе циклов. Поэтому сопротивление усталости деталей с напрессовками можно характеризовать двумя пределами выносливости по разрушению и по началу образования неразви-вающихся трещин. [c.108] На рис. 3.31 показана кривая усталости железнодорожной оси с напрессованным колесом при консольном изгибе с вращением. Материал осей — сталь, близкая по свойствам к стали марки Ст5 механические свойства = 64 кгс/мм , = = 35 кгс/мм ,-ф=48% оси проходили нормализацию и отпуск. [c.108] Все точки на графике (кроме черных ромбов) соответствуют результатам испытаний осей из различных сталей [75]. Точки в виде белых ромбов — результатам испытаний осей, обкатанных роликом, черные точки — осей, прошедших специальную термическую обработку, в результате которой в поверхностных слоях осей действовали значительные сжимающие остаточные напряжения. Пунктирная линия характеризует оси, имеющие в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия, а сплошная линия — оси без остаточных напряжений. [c.109] Черными ромбами и штрихпунктирной линией обозначены результаты испытаний моделей осей, обкатанных роликами и испытанных А. М. Усовым до 250 млн. циклов [52]. Диаметр моделей осей равнялся 55 мм, материал сталь 40. [c.109] В работе [69] приведены результаты испытаний валов из стали 30, прошедших нормализацию ( Тв = 52 53 кгс/мм ) (рис. 3.36). Испытания проводили на машине резонансного типа с частотой 1 ООО циклов/мин с поддержанием постоянства амплитуды деформации до базы 10 циклов. Соотношения размеров конического сопряжения выбирали так, чтобы моделировать сопряжения судового гребного вала с винтом. Муфты для насадки на конические хвостовики отливали из стали. Конические отверстия в них после расточки проходили шабровку по калибру-пробке. Сборку соединений производили запрессовкой на ручном прессе с контролем натяга по перемещению муфты. [c.111] Валы типа VI вследствие утолщения до диаметра 60 мм в месте напрессовки разрушались в цилиндрической части, поэтому предел выносливости их t i = 15 кгс/мм можно рассматривать как предел выносливости гладкого вала диаметром 55 мм при кручении. [c.111] В работе [69] приведены результаты испытаний Е. Корнелиуса и А. Е. Рогожкиной, характеризующие влияние фреттинг-коррозии на сопротивление усталости при кручении. [c.112] Анализ данных табл. 3.13 показывает, что с ростом предела прочности стали резко возрастают эффективные коэффициенты концентрации от напрессовки при кручении. Вследствие этого применение высокопрочных сталей для валов с напрессовками оказывается малоэффективным, а может даже привести и к снижению предела выносливости в сравнении с углеродистой сталью [например, = 4 кгс/мм (для стали 15Х2Г2СВА) и 1Г 1д == = 7 кгс/мм (для стали 45)]. [c.113] Поверхностный наклеп (как вытекает из табл. 3.13) повышает предел выносливости валов с напрессовками при кручении на 60—90%. [c.113] Представляют интерес данные об одновременном влиянии фреттинг-коррозии и коррозии в 3%-ном растворе поваренной соли на сопротивление усталости образцов из стали 35 диаметром ==12 мм и 50 мм с насаженными жесткими D 2d, L=2d) неразрезными стальными и латунными втулками, не передающими изгибающего момента или поперечной силы [69]. Испытания на усталость производились при изгибе с вращением с пол- г ным погружением рабочей части цилиндрического образца с на- саженной втулкой в проточную соленую воду на базе 50 млн. циклов (частота 3000 цикл/мин). [c.113] Значени)Г пределов выносливости образцов с напрессованными втулками приведены в табл. 3.14. [c.113] Таким образом, с ростом размеров происходит ослабление суммарного влияния двух указанных факторов на сопротивление усталости, т. е. как бы инверсия масштабного фактора [21, 69]. [c.114] Из анализа данных табл. 3.14 следует также, что с ростом диаметра вала с напрессованной втулкой предел выносливости его существенно снижается. Например, при увеличении диаметра с 12 до 50 мм в стальной втулке снижение получается на 30% (с 15,3 до 10,6 кгс/мм ). [c.114] Повышение пределов выносливости деталей с напрессовками, в которых возникает фреттинг-коррозия, может осуществляться конструктивными и технологическими методами. Конструктивные мероприятия сводятся к созданию выточек на торце ступицы (рис. 3.38, а), введению утоненного пояска у края ступицы (рис. 3.85, б), утолщения подступочной части (рис. 3.38, в), разгружающих выточек на валу (рис. 3.38, г) и других конструктивных изменений, уменьшающих концентрацию контактных давлений и напряжений в вале у края напрессованной ступицы и вследствие этого приводящих к повышению сопротивления усталости. [c.114] введение разгружающей выточки на торце ступицы (см. [c.114] Вернуться к основной статье